模拟电子技术-康光华(第五版)第九章

1、9.1 滤波电路的基本概念与分类滤波电路的基本概念与分类1. 基本概念基本概念)()()(iosVsVsA 滤波器：是一种能使有用频率信号通过而同时抑制或衰减无滤波器：是一种能使有用频率信号通过而同时抑制或衰减无 用频率信号的电子装置。用频率信号的电子装置。有源滤波器：由有源器件构成的滤波器。有源滤波器：由有源器件构成的滤波器。滤波电路传递函数定义滤波电路传递函数定义时，有时，有 j s)(je)j ()j ( AA)()j ( A其中其中)j ( A)( 模，幅频响应模，幅频响应 相位角，相频响应相位角，相频响应群时延响应群时延响应)( d)(d)(s 2. 分类分类按处理按处理方法分方法分

2、硬件滤波硬件滤波软件滤波软件滤波按所处理按所处理信号分信号分模拟滤波器模拟滤波器数字滤波器数字滤波器按构成按构成器件分器件分无源滤波器无源滤波器有源滤波器有源滤波器9.1 滤波电路的基本概念与分类滤波电路的基本概念与分类按频率按频率特性分特性分低通滤波器低通滤波器高通滤波器高通滤波器带通滤波器带通滤波器带阻滤波器带阻滤波器按传递按传递函数分函数分一阶滤波器一阶滤波器二阶滤波器二阶滤波器N 阶滤波器阶滤波器: :9.1 滤波电路的基本概念与分类滤波电路的基本概念与分类按频率特性分按频率特性分: :低通（低通（LPF）高通（高通（HPF）带通（带通（BPF）带阻（带阻（BEF）全通（全通（APF）

3、 3.用途用途 滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分，滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分，例如，有一个较低频率的信号，其中包含一些较例如，有一个较低频率的信号，其中包含一些较高频率成分的干扰。滤波过程如图所示高频率成分的干扰。滤波过程如图所示。 图9.1滤波过程9.1 滤波电路的基本概念与分类滤波电路的基本概念与分类无源滤波器存在的问题：无源滤波器存在的问题： 电路增益小电路增益小1 1 带负载能力差带负载能力差 3.用途用途9.1 滤波电路的基本概念与分类滤波电路的基本概念与分类RC低通电路低通电路 RC高通电路高通电路 9.2 一阶有源滤波电路一阶有源滤波电路低通滤波电路低通滤波电路

4、( (LPFLow Pass Filter) )c01)( sAsA 传递函数传递函数2c0)(1)j ( AA其中其中特征角频率特征角频率1f01RRA RC1c 故，幅频相应为故，幅频相应为同相比例同相比例放大系数放大系数9.2 一阶有源滤波电路一阶有源滤波电路2. 高通滤波电路高通滤波电路( (HPFHigh Pass Filter) ) 一阶有源滤波电路通一阶有源滤波电路通带外衰减速率慢（带外衰减速率慢（-20dB/十倍频程），与理想情况十倍频程），与理想情况相差较远，相差较远，选择性较差。选择性较差。一般用在对滤波要求不高一般用在对滤波要求不高的场合。的场合。 低通电路中的低通电路中

5、的R和和C交换交换位置便构成高通滤波电路位置便构成高通滤波电路9.3 高阶有源滤波电路高阶有源滤波电路2 有源高通滤波电路有源高通滤波电路3 有源带通滤波电路有源带通滤波电路4 二阶有源带阻滤波电路二阶有源带阻滤波电路1 有源低通滤波电路有源低通滤波电路1 有源低通滤波电路有源低通滤波电路1. 二阶有源低通滤波电路二阶有源低通滤波电路2. 传递函数传递函数1fF1RRAV )()(PoFsVsVAV )(/1/1)(APsVsCRsCsV 对于滤波电路，有对于滤波电路，有RsVsV)()(Ai sCsVsV/1)()(oA 0)()(PA RsVsV得滤波电路传递函数得滤波电路传递函数)()(

6、)(iosVsVsA 2FF)()-(31sCRsCRAAVV （二阶）（二阶）（同相比例）（同相比例）2. 传递函数传递函数F0VAA RC1c 令令称为称为通带增益通带增益)()()(iosVsVsA 2FF)()-(31sCRsCRAAVV F31VAQ 称为称为特征角频率特征角频率称为称为品质因数品质因数则则2cc22c0)(sQsAsA用用 代入，可得传递函数的频率响应：代入，可得传递函数的频率响应： j s2c22c0)()(11lg20)j (lg20QAA 归一化的幅频响应归一化的幅频响应相频响应相频响应2cc)(1arctg)( Q公式表明，该滤波器的通带增益应小于公式表明，

7、该滤波器的通带增益应小于3，才，才能保障电路稳定工作。（否则将自激振荡）能保障电路稳定工作。（否则将自激振荡）3. 幅频响应幅频响应2c22c0)()(11lg20)j (lg20QAA 归一化的幅归一化的幅频响应曲线频响应曲线2 有源高通滤波电路有源高通滤波电路1. 二阶高通滤波电路二阶高通滤波电路 将低通电路中的电将低通电路中的电容和电阻对换，便成为容和电阻对换，便成为高通电路。高通电路。传递函数传递函数2cc220)( sQssAsA2c22c0)(1)(1lg20)j (lg20QAA 归一化的幅频响应归一化的幅频响应3 有源带通滤波电路有源带通滤波电路1. 电路组成原理电路组成原理可由低通和高通串联得到可由低通和高通串联得到必须满足必须满足11H1CR 低通截止角频率低通截止角频率22L1CR 高通截止角频率高通截止角频率HL 2. 例例3 有源带通滤波电路有源带通滤波电路3. 二阶有源带通滤波电路二阶有源带通滤波电路 令令传递函数传递函数2FF)()-(31)(sCRsCRAsCRAsAVV FF0-3VVAAA RC10 F31VAQ 得得20000)(1)( sQsQsAsA 4 二阶有源带阻滤波电路二阶有源带阻滤波电路可由低通和高通并联得到可由低通和高通并联得到必须满足必须满足HL 双双T T选频网络选频网络4 二阶有源